立方体全景图的自标定及浏览算法

论文摘要

全景图是一种能覆盖大范围场景的宽视角图像。它是基于图像绘制技术的一部分,也是当前图像处理的一个热门研究课题。全景系统的实用性很强,在虚拟现实的实现、卫星照片的处理和医学图像处理等领域有着广泛的应用。目前获取全景图像的方法有两种,一种是利用特殊的相机,另一种是采用图像拼接的方法,本文主要讨论的是由特殊相机获取的立方体全景图的自标定及浏览算法。第一章综述了全景图的概况和国内外研究现状,第二章的主要内容是全景图的基础知识。主要包含全景图的各种生成技术,几种主要的投影模型及成像原理,目的是让读者对全景图生成的主要过程有所了解。第三章的主要内容是立方体全景图的自标定算法。基于立方体全景系统,我们从单幅图像中给出三组三条比例已知的平行线段,这三条线段可构成两个直角梯形或是等腰梯形,利用拉盖尔定理的推论及射影变换下交比不变的性质,我们给出了关于绝对二次曲线的像的约束,从而标定出摄像机内参数矩阵。接下来我们推导立方体图像间的基础矩阵和本质矩阵的关系,由于立方体模型本身存在的易存储,易渲染等特点,以上工作比其它的投影模型要来得简单得多。第四章的主要内容是基于立方体全景图的浏览技术。我们借鉴已有的立方体全景图浏览算法,在提升速度的同时,给出了一种适当的反走样算法,使得全景图的浏览更加的快速,画面更清晰。最后一章是本文工作的总结,提出了一些需要改进的地方。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 基于图像绘制技术的发展
• 1.1.2 虚拟现实技术的发展
• 1.2 国内外相关研究进展
• 1.2.1 摄像机标定技术国内外研究进展
• 1.2.2 虚拟现实技术国内外研究进展
• 1.3 本文的组织结构
• 第二章 全景图系统技术基础
• 2.1 投影模型
• 2.1.1 平面图像转化关系
• 2.1.2 球面全景图
• 2.1.3 柱面全景图
• 2.1.4 立方体全景图
• 2.2 其他投影模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 立方体全景图的自标定算法
• 3.1 立方体全景照相机的标定
• 3.1.1 对摄像机标定矩阵进行预估
• 3.1.2 基于单幅图像的摄像机自标定
• 3.1.2.1 单相灭点标定原理
• 3.1.2.2 基于直角梯形的摄像机标定
• 3.1.2.3 基于等腰梯形的摄像机标定
• 3.1.2.4 基于混合情形的摄像机自标定
• 3.1.2.5 实验及结论
• 3.2 立方体全景图间单应矩阵的估计
• 3.3 立方体全景模型间基础矩阵和本质矩阵的估计
• 3.4 本章小结
• 第四章 立方体全景图浏览技术
• 4.1 立方体重投影基本算法
• 4.1.1 立方体各面及顶点的表示
• 4.1.2 判断视线与立方体的相交面
• 4.1.3 基本算法
• 4.1.4 设备坐标系与观察坐标系之间的变换
• 4.2 加速算法
• 4.3 反走样（Anti—aliasing）算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 导师与作者简介